建筑节能原理与技术

重庆某办公楼能耗模拟分析报告

学院：机械工程学院

年级：2015级

课程名称：建筑节能原理与技术

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目录

目录

1 软件介绍及能耗模拟的意义 (1)

2 建筑概况 (1)

3 建筑模型的建立 (3)

3.1 模型效果图 (3)

3.2计算参数的确定 (5)

4. 模拟结果及能耗分析 (6)

5 结论 (9)

重庆某办公楼能耗模拟分析报告

1 软件介绍及能耗模拟的意义

从20世纪70年代开始，信息技术的迅速发展，为建筑能耗分析提供了强有力的工具。建筑环境是由室外气候条件、室内各种热源的发热状况以及室内外通风状况所决定的。建筑环境控制系统的运行状况也必须随着建筑环境状况的变化不断的进行相应的调节，以满足舒适性及其他要求的建筑环境。由于建筑环境变化是由众多因素所决定的一个复杂过程，因此只有通过计算机模拟计算的方法才能有效的预测建筑环境在没有环境控制系统时和存在环境控制系统所需要的能耗。例如室内温湿度随时间的变化、采暖空调系统的逐时能耗，以及建筑物全年环境控制所需的能耗。建筑能耗模拟方法是研究建筑能耗特性和评价建筑设计的有力工具。它可以解决很多复杂的设计问题，并将能耗进行量化。人们可以在长周期的时间尺度上对整栋建筑进行负荷模拟，以改变某些设计来优化建筑的能源特性。

建筑模拟主要在以下两个方面得到广泛的应用：建筑能耗分析与优化和空调系统性能分析和优化。

EnergyPlus是基于不稳定传热原理，使用反应系数法来计算建筑的动态负荷。模拟计算的核心是所计算区域的空气热平衡方程式。

EnergyPlus具备其他软件没有的很多优点和功能，可对建筑冷热电系统进行全面的能耗分析和经济分析。它采用CFT来计算墙体传热，采用热平衡法计算负荷，采用模块化的系统模拟方法，时间步长可变，在系统模拟中软件会自动设定更短的步长以便于更快收敛。

2 建筑概况

本文以EnergyPlus为模拟工具，以重庆市某办公建筑为基础，建立建筑模型，模拟分析了该办公建筑全年能耗情况，找出该办公建筑的节能潜力。

重庆位于北半球副热带内陆地区，其气候特征表现为：春早气温不稳定，夏长酷热多伏旱，秋凉绵绵阴雨天，冬暖少雪云雾多。重庆年平均气温为18℃。1月份气温最低，月平均气温为7℃，最低极限气温为零下3.8℃。7月至8月份气

温最高，多在27℃—38℃之间，最高极限气温可达43.8℃。重庆雨季集中在夏秋，年降雨量为1000—1100毫升。重庆还是中国日照最少城市之一，年均日照时1259.5小时。7月至8月份略高，月均日照时230小时。其他月份在150小时以下。重庆三面环山，沟壑纵横，因此风速较小。但在夏季雷阵雨天气时，又一反常态，常常伴有大风，风速每秒可达10—27米。

本模拟中重庆市的气候参数选取方式采用energy plus软件自带的气象文件如下图2.1所示：

图2.1重庆市每月平均气温图

本文以重庆某一办公楼为例。该建筑位于重庆市，其纬度为29.5℃，经度为 106.5℃，建筑共三层，分两个大的功能区，分别为办公区、就餐区，总建筑面积为3390m2。办公区共分为5个区域，分别为会议室、标准办公室、休息室、接待室和走廊，每层层高3.5m。就餐区分两个区域，分别为中庭和餐厅，中庭为7m高的高大空间，餐厅为两层，每层层高3.5m。各房间面积及冬、夏季设计温湿度见表2.1。

表2.1各房间面积及冬、夏季设计温湿度

3 建筑模型的建立

3.1 模型效果图

本文针对该建筑应用DesignBulider软件建立多区域简化模型，并根据DesignBulid自带参数模拟其一年的负荷、能耗情况，时间步长为1h/次。将每个房办公室作为一个独立的区域，建立的建筑模型如下图所示。

图3.1 建筑总效果图

图3.2 建筑总三维模型图

图3.3 一、二层分区图

3.2计算参数的确定

建筑维护结构的参数根据《公共建筑节能设计标准》的说明进行选取，气象参数根据EnergyPlus官网发布的成都地区气象文件计算。根据房间功能的不同，各房间室内设计参数见表二。空调系统办公区采用风机盘管加新风系统，就餐区采用变风量末端辅助再热系统，冬夏季室内设计参数见3.1。

表3.1 室内设计计算参数

4. 模拟结果及能耗分析

通过软件逐时模拟全年的工况，分别对该建筑健身房和餐厅进行室内温湿度比较分析，并且对整栋建筑的全年各参数及能耗进行分析。

图4.1 餐厅一天舒适性温湿度图

图4.2 会议室一天舒适性温湿度图

可以看出，根据各不同功能房间，对一天的舒适性温湿度及调控个时间进行了分别处理。办公室人员一天中使用的时间较会议室固定且时间较长，故办公室温湿度调节主要从早上7:00到晚上21:00，且舒适性温度设为23.89℃，会议室使用时间不固定、使用周期短，故其调节主要从上午10:00到下午16:00舒适性温度为24度。

本建筑根据各房间功能的不同设定其各自的温湿度，保证在保证人体舒适度要求的前提下，更好地节约了能源。

图4.3 建筑物各部分各月平均能耗图

由图4.3可以看出：每月建筑物照明能耗最高，供暖能耗最低。这完全符合重庆地区办公楼的实际情况。

图4.4 各月CO2释放量图

由图4.4可以看出该建筑各月CO2 释放量差别较大，在冬季供热期其释放量明显低于夏季制冷期，这是由于夏季空调的制冷量远大于冬季制热，显然CO2的释放量与空调系统工作状态密切相关，为减小温室气体CO2的释放量，应尽量使用国家推荐的绿色节能空调系统。

图4.5 全年能耗图

可以看出：该建筑全年单位面积能耗在23.32～46.18KWh/m2,冬季采暖消耗的电能为夏季制冷消耗电能的一半。